從JRS系列中頻發(fā)信機(jī)淺析發(fā)信機(jī)發(fā)展技術(shù)路線

任超 蘇桂淮 周潤(rùn)根

摘要：本文介紹了中頻發(fā)信機(jī)JRS-503E和JRS-853的基本原理與構(gòu)造，著重對(duì)比了兩款發(fā)信機(jī)的不同，由此分析近幾十年發(fā)信機(jī)的發(fā)展與革新。

關(guān)鍵詞：中頻發(fā)信機(jī)；JRS-503E；JRS-853；海岸電臺(tái)

JRS系列中頻發(fā)信機(jī)是由日本無(wú)線株式會(huì)社生產(chǎn)制造的，專用于海岸電臺(tái)進(jìn)行中波頻段業(yè)務(wù)信號(hào)發(fā)射的發(fā)信機(jī)，其工作頻段在400KHz-550KHz之間，可工作于調(diào)頻報(bào)模式，多被應(yīng)用于播發(fā)NEVTEX業(yè)務(wù)。目前天津海岸電臺(tái)共擁有兩種型號(hào)的JRS中頻發(fā)信機(jī)，型號(hào)分別為JRS-503E和JRS-853，兩款發(fā)信機(jī)發(fā)射功率均為5KW。其中JRS-503E型發(fā)信機(jī)為天津海岸電臺(tái)于1986年引進(jìn)，而JRS-853于2015年引進(jìn)。兩款發(fā)信機(jī)研發(fā)時(shí)間差距較大，雖然在功能上極為相近，但在構(gòu)造上兩款發(fā)信機(jī)存在著很大差異。對(duì)比這兩款發(fā)信機(jī)，能夠在側(cè)面上反應(yīng)出近幾十年陸基發(fā)信機(jī)的一些發(fā)展變革。

1、JRS-503E發(fā)信機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)

JRS-503E發(fā)信機(jī)的基本原理是激勵(lì)器輸出峰峰值為1V的射頻信號(hào)，該信號(hào)送給激勵(lì)電平調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)高、中、低功率的變化，并將調(diào)節(jié)后的射頻信號(hào)送給半導(dǎo)體功率放大器，放大器推動(dòng)射頻信號(hào)放大至2W后輸出，2W信號(hào)再經(jīng)過末級(jí)功率放大器最終放大到5KW。

結(jié)構(gòu)上JRS-503E發(fā)信機(jī)主要由上部的控制部分、功放部分，中部的激勵(lì)器與下部的電源部分組成。

控制部分主要控制發(fā)信機(jī)工作狀態(tài)，所在位置包含內(nèi)部的控制電路和告警電路；外殼部分有按鍵來(lái)加載高壓，切換發(fā)信機(jī)的功率、頻率；控制部分上部含有兩塊指針式功率表，分別指示發(fā)信機(jī)的發(fā)射功率和反射功率；控制部分含有報(bào)警消除按鍵，按鍵底部有報(bào)警指示燈，當(dāng)發(fā)信機(jī)發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，指示燈亮起并發(fā)生蜂鳴告警，長(zhǎng)按報(bào)警消除按鍵可消除告警。

功放部分主要包含發(fā)信機(jī)功放電路，其內(nèi)部主要空間為金屬陶瓷四極管及其管座占據(jù)，頂部有直通四極管的風(fēng)冷裝置。

中部為激勵(lì)器所在位置，內(nèi)部電路可產(chǎn)生用于功率放大的2W射頻信號(hào)，激勵(lì)器底部裝有滑軌，便于維修人員抽出進(jìn)行維修。

下部為整部發(fā)信機(jī)的電源部分，以三相380V電源供電，進(jìn)行轉(zhuǎn)換后為發(fā)信機(jī)內(nèi)部各電路提供其所需的交直流電壓。

2、JRS-853發(fā)信機(jī)的基本原理與結(jié)構(gòu)

JRS-853發(fā)信機(jī)的基本原理是激勵(lì)器的射頻信號(hào)發(fā)生器將信號(hào)輸出給四個(gè)完全一樣的功率放大器，四個(gè)功率放大器將激勵(lì)器的射頻信號(hào)分別放大（最大可至1.25KW），之后再將四路信號(hào)輸出給功率組合器；組合器單元將四路輸出進(jìn)行合成，作為額定功率輸出（最大5KW）。

結(jié)構(gòu)上JRS-853發(fā)信機(jī)呈現(xiàn)明顯的分層結(jié)構(gòu)，從上至下依次為功率組合單元、激勵(lì)器、接口單元、功率放大單元以及電源單元。

功率組合單元位于發(fā)信機(jī)最上層，內(nèi)部電路可對(duì)四個(gè)功率放大單元的輸出功率進(jìn)行合成，可就近通過頂部饋線接口輸出給天線。該單元還具有射頻檢測(cè)電路，可檢測(cè)發(fā)信機(jī)正向功率和反射功率。

激勵(lì)器由射頻信號(hào)發(fā)生器、調(diào)制電路和控制/顯示部分組成。其中射頻信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)四個(gè)功率放大器，控制/顯示部分可控制發(fā)射機(jī)并顯示其工作狀態(tài)至數(shù)碼顯示屏上。

接口單元與四個(gè)功率放大單元、組合器單元和激勵(lì)器連接，是以上單元之間的轉(zhuǎn)接過渡，以保證發(fā)信機(jī)內(nèi)部接線的安全有序。

四個(gè)功率放大單元是發(fā)信機(jī)的功放核心，其電路構(gòu)造完全相同，彼此之間線路獨(dú)立。

最下部的電源部分以三相380V電源驅(qū)動(dòng)，為JRS-853發(fā)信機(jī)內(nèi)部各單元提供穩(wěn)定供電。

3、兩款發(fā)信機(jī)對(duì)比

對(duì)比兩部發(fā)信機(jī)，可以發(fā)現(xiàn)這兩款中頻發(fā)信機(jī)具有許多不同之處。

3.1生產(chǎn)工藝

JRS-503E發(fā)信機(jī)功率放大主要依靠的是電子管放大。功放采用的末級(jí)功率放大器由功率放大管及輸出匹配電路組成，其中功率放大管使用的是一款金屬陶瓷四極管，采用的是碳化釷鎢陰極，四極管通過加熱產(chǎn)生熱電子，放大功率可直達(dá)5KW以上。

JRS-853發(fā)信機(jī)則是一款全晶體管發(fā)信機(jī)，采用的是晶體管多級(jí)放大模式，依靠多個(gè)功率放大電路的功率合成來(lái)彌補(bǔ)單個(gè)晶體管功率放大倍數(shù)低的問題。

電子管通常壽命較低，使用一兩千小時(shí)后某些技術(shù)指標(biāo)明顯下降。此外，電子管放大器耗電高，又常常工作在甲類狀態(tài)，更降低了效率。

晶體管電路相比電子管電路具有集成度高，體積小，能效效率高的優(yōu)勢(shì)。晶體管電路自動(dòng)化程度高，更便于模塊化制板，廠家便于生產(chǎn)發(fā)信機(jī)備件，使用者便于對(duì)發(fā)信機(jī)部分電路拆卸更換。同時(shí)晶體管電路內(nèi)部電路驅(qū)動(dòng)電壓一般在幾十伏之內(nèi)，檢修時(shí)相比電子管更為安全。

3.2發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)上JRS-503E發(fā)信機(jī)內(nèi)部電路處于同一腔室內(nèi)，電子器件間沒有明顯的電路分界，彼此之間不僅容易發(fā)生電磁干擾，電路發(fā)生過載時(shí)也容易損壞相鄰電路，這也導(dǎo)致發(fā)信機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)查找故障源非常困難，需要進(jìn)行整機(jī)排查。并且各電路無(wú)法單獨(dú)取出，在檢修發(fā)信機(jī)時(shí)，會(huì)經(jīng)常發(fā)生問題器件被其他器件遮擋，不易檢測(cè)更換的問題。

JRS-853發(fā)信機(jī)在結(jié)構(gòu)上非常清晰，各功能單元采用模塊化制作。功能單元電路被全部裝于一個(gè)金屬模塊中，互相之間連線用屏蔽信號(hào)線連接在金屬模塊的外部接口上，實(shí)現(xiàn)了彼此電路獨(dú)立，有效降低了電磁干擾。單個(gè)單元模塊重量相對(duì)較輕，在底部裝有滑軌，便于檢修故障時(shí)取出。

JRS-853發(fā)信機(jī)還利用功率合成的特點(diǎn)，將功率放大單元分為獨(dú)立的四個(gè)模塊，每個(gè)模塊故障均不影響其他模塊的正常工作。其中一個(gè)功率放大單元發(fā)生故障時(shí)，只需要取出故障單元，降低總發(fā)射功率，發(fā)信機(jī)仍然可以正常工作，提高了發(fā)信機(jī)的工作穩(wěn)定性。

3.3發(fā)信機(jī)的狀態(tài)顯示

JRS-503E發(fā)信機(jī)的外部只有兩塊分別顯示發(fā)射功率和反射功率的功率表，缺乏觀察發(fā)信機(jī)工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)顯示器件。

JRS-853發(fā)信機(jī)的激勵(lì)器上具有一塊數(shù)碼顯示屏，顯示屏不僅可以顯示發(fā)信機(jī)的發(fā)射頻率、發(fā)射功率、反射功率、駐波比、工作電壓等信息，同時(shí)該顯示電路與反饋報(bào)警電路相連接，在發(fā)信機(jī)報(bào)警時(shí)顯示出具體的故障信息，便于使用人員定位故障位置，提高發(fā)信機(jī)的維修處理效率。

3.4信號(hào)傳輸IP化

JRS-503E發(fā)信機(jī)的輸入信號(hào)通過串口接收的，頻率為1700Hz±85Hz的FSK信號(hào)。當(dāng)信號(hào)在進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，容易被系統(tǒng)中混雜的噪聲信號(hào)所干擾，雖然通過帶通濾波器可以過濾大部分噪聲信號(hào)，但對(duì)于輸入信號(hào)頻率相近的噪聲信號(hào)缺乏有效應(yīng)對(duì)辦法。

JRS-853發(fā)信機(jī)可支持通過網(wǎng)線傳輸信號(hào)，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)天生具有抗干擾，保密性高的優(yōu)勢(shì)。將1700Hz±85Hz 的FSK信號(hào)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，發(fā)信機(jī)接收后在內(nèi)部轉(zhuǎn)換為原始基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制發(fā)射，解決了業(yè)務(wù)信號(hào)噪聲串?dāng)_問題。并且通過IP網(wǎng)可在服務(wù)器端獲取設(shè)備信息，更方便實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制。

4、結(jié)論

通過比對(duì)這同一家公司設(shè)計(jì)制造的兩代中頻發(fā)信機(jī)，可以看出近三十年來(lái)發(fā)信機(jī)設(shè)計(jì)發(fā)展的脈絡(luò)：全固態(tài)集成電路完全替代了電子管器件，結(jié)構(gòu)上各個(gè)電路功能明確，單元模塊獨(dú)立性強(qiáng)；在保證信號(hào)發(fā)射質(zhì)量的前提下，發(fā)信機(jī)設(shè)計(jì)方向?yàn)楸ＷC發(fā)信機(jī)更為穩(wěn)定的運(yùn)行；新款發(fā)信機(jī)操作更為人性化，便于監(jiān)控發(fā)信機(jī)內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)；同時(shí)，信號(hào)傳輸積極運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)IP技術(shù)，利于信號(hào)傳輸與系統(tǒng)集成。不獨(dú)是中頻發(fā)信機(jī)，新款短波發(fā)信機(jī)也呈現(xiàn)出同樣特點(diǎn)。